2024-2025學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 2 描述交變電流的物理量（2）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流2描述交變電流的物理量（2）教案新人教版選修3-2科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流2描述交變電流的物理量（2）教案新人教版選修3-2課程基本信息1.課程名稱：高中物理第五章《交變電流》第二課時(shí)：描述交變電流的物理量（2）

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中二年級(jí)

3.授課時(shí)間：2024-2025學(xué)年第二學(xué)期

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

教學(xué)內(nèi)容：

1.理解并掌握交變電流的有效值、峰值、峰-峰值的概念。

2.學(xué)習(xí)交變電流的相位、初相、相位差等物理量及其計(jì)算。

3.掌握正弦交流電的描述及其相關(guān)物理量的關(guān)系。

教學(xué)步驟：

1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

通過(guò)復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容，自然導(dǎo)入本節(jié)課主題。

2.知識(shí)講解（15分鐘）

1）講解有效值、峰值、峰-峰值的概念，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

2）介紹相位、初相、相位差等物理量的含義，給出計(jì)算公式。

3）講解正弦交流電的描述，以及其與相關(guān)物理量的關(guān)系。

3.課堂互動(dòng)（10分鐘）

1）讓學(xué)生通過(guò)小組討論，總結(jié)交流電流物理量的計(jì)算方法。

2）選取典型題目，讓學(xué)生進(jìn)行板演，講解解題思路。

4.案例分析（10分鐘）

結(jié)合課本實(shí)例，講解如何運(yùn)用所學(xué)物理量描述交變電流。

5.課堂小結(jié)（5分鐘）

對(duì)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

6.作業(yè)布置（5分鐘）

布置與交變電流物理量相關(guān)的練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

教學(xué)目標(biāo)：

1.知識(shí)與技能：理解并掌握交變電流的相關(guān)物理量，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

2.過(guò)程與方法：培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自主探究的學(xué)習(xí)能力。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀：激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)素養(yǎng)：通過(guò)學(xué)習(xí)交變電流的物理量，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題的能力，加強(qiáng)對(duì)物理現(xiàn)象的觀察和思考，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.思維能力：在教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和數(shù)學(xué)建模能力。

3.創(chuàng)新意識(shí)：鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，勇于提出不同觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

4.團(tuán)隊(duì)合作：通過(guò)小組討論、合作解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

5.探索精神：設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、積極求知的精神。

6.情感態(tài)度：通過(guò)學(xué)習(xí)交變電流知識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理與生活的密切關(guān)系，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)其積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.交變電流物理量（有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差）的定義及計(jì)算。

2.正弦交流電的描述及其與相關(guān)物理量的關(guān)系。

難點(diǎn)：

1.各個(gè)物理量之間關(guān)系的理解，特別是相位差的概念和計(jì)算。

2.將理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

解決辦法及突破策略：

1.通過(guò)直觀的圖示和實(shí)際電路演示，幫助學(xué)生形象理解各個(gè)物理量的含義。

2.設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過(guò)小組討論、板演等方式，主動(dòng)參與物理量的計(jì)算過(guò)程，加深理解。

3.引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，如三角函數(shù)，解決相位差等難點(diǎn)問(wèn)題，強(qiáng)化數(shù)學(xué)物理結(jié)合的思維方式。

4.提供典型例題和練習(xí)題，逐步引導(dǎo)學(xué)生從理論到實(shí)踐的過(guò)渡，增強(qiáng)問(wèn)題解決能力。

5.針對(duì)難點(diǎn)問(wèn)題，提供課后輔導(dǎo)和小組互助學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：

-確保每位學(xué)生都有《高中物理》第五章《交變電流》的教材或?qū)W習(xí)資料，以便學(xué)生能夠跟隨課堂進(jìn)度進(jìn)行學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

-準(zhǔn)備教學(xué)指導(dǎo)書、習(xí)題集等相關(guān)輔助材料，為學(xué)生提供豐富的自學(xué)資源和課后練習(xí)。

2.輔助材料：

-準(zhǔn)備交變電流相關(guān)的圖片，如交流發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備的工作原理圖，以幫助學(xué)生直觀理解交變電流的產(chǎn)生和應(yīng)用。

-制作或收集交變電流的波形圖、相位圖等圖表，用于解釋峰值、有效值、相位等物理量的概念。

-搜集正弦交流電相關(guān)的視頻資料，展示正弦波形的動(dòng)態(tài)變化，以及不同相位差下的波形關(guān)系。

-編制或找到相關(guān)的Flash動(dòng)畫，模擬交變電流的物理過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)態(tài)感知。

3.實(shí)驗(yàn)器材：

-準(zhǔn)備交流電源、電流表、電壓表、示波器等實(shí)驗(yàn)器材，用于演示交變電流的特性。

-準(zhǔn)備電阻、電感、電容等元件，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解這些元件在交變電流電路中的作用。

-確保所有實(shí)驗(yàn)器材的安全性和可靠性，提前進(jìn)行測(cè)試和檢查，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)意外。

4.教室布置：

-在教室前方設(shè)置講臺(tái)和投影儀，用于展示PPT和多媒體教學(xué)資源。

-根據(jù)需要，將學(xué)生座位布置成小組討論的形式，方便學(xué)生進(jìn)行課堂互動(dòng)和合作學(xué)習(xí)。

-設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保實(shí)驗(yàn)器材的有序擺放，方便學(xué)生進(jìn)行觀察和操作。

-在教室墻壁上懸掛相關(guān)的物理圖表和公式，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)物理學(xué)習(xí)氛圍濃厚的環(huán)境。

5.其他準(zhǔn)備：

-編寫或選擇合適的課堂練習(xí)題，包括基礎(chǔ)知識(shí)和拓展提高題，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

-準(zhǔn)備教學(xué)反饋表，用于收集學(xué)生對(duì)本節(jié)課教學(xué)效果的反饋，以便教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。

-準(zhǔn)備課后作業(yè)和延伸閱讀材料，鼓勵(lì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和探索交變電流的相關(guān)知識(shí)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)學(xué)校的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，發(fā)布包含PPT、預(yù)習(xí)視頻和預(yù)習(xí)文檔的資料包，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，即理解交變電流的基本物理量。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞交變電流的物理量，設(shè)計(jì)問(wèn)題如“交變電流的有效值和峰值有什么關(guān)系？”“如何計(jì)算交流電的相位差？”以引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，并通過(guò)微信群收集學(xué)生的疑問(wèn)和反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照預(yù)習(xí)要求，閱讀教材和相關(guān)資料，初步理解交變電流的物理量。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，將自己的理解和疑問(wèn)記錄下來(lái)。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)筆記、思維導(dǎo)圖和問(wèn)題通過(guò)平臺(tái)提交，便于教師了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主探索，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)和微信群，實(shí)現(xiàn)資源共享和互動(dòng)交流。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前接觸交變電流的物理量，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和提出問(wèn)題的能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)短的視頻，展示交變電流在生活中的應(yīng)用，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解交變電流的物理量，如有效值、峰值、相位等，并通過(guò)實(shí)際電路圖和波形圖進(jìn)行說(shuō)明。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生探討如何計(jì)算交流電的相位差；進(jìn)行角色扮演，模擬電路中的元件，加深對(duì)交變電流特性的理解。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在討論和實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，進(jìn)行一對(duì)一或小組解答。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，對(duì)教師的提問(wèn)進(jìn)行積極思考。

-參與課堂活動(dòng)：在小組討論中積極發(fā)言，通過(guò)角色扮演等活動(dòng)體驗(yàn)交變電流的實(shí)際應(yīng)用。

-提問(wèn)與討論：對(duì)不理解的內(nèi)容提出問(wèn)題，與同學(xué)和教師進(jìn)行討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過(guò)講解和示例，幫助學(xué)生理解交變電流的物理量。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組討論和角色扮演，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

-合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解交變電流的物理量，掌握計(jì)算方法。

-通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和問(wèn)題解決能力。

-通過(guò)合作學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容，布置相關(guān)的練習(xí)題，包括基礎(chǔ)題和拓展題。

-提供拓展資源：向?qū)W生推薦相關(guān)的學(xué)術(shù)文章、在線課程和視頻，供學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生個(gè)性化的反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固課堂上學(xué)到的知識(shí)。

-拓展學(xué)習(xí)：利用教師提供的資源，進(jìn)行深入的探究和學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)方法和技巧。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和反思。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生對(duì)交變電流物理量的理解和應(yīng)用。

-通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

-通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生找到學(xué)習(xí)的不足，提升自我學(xué)習(xí)能力。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)與技能：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解交變電流物理量（有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差）的定義及計(jì)算方法。

-學(xué)生掌握了正弦交流電的描述，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，如三角函數(shù)，解決交變電流相關(guān)問(wèn)題。

-學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際電路中的交變電流問(wèn)題，如計(jì)算電路中元件的參數(shù)，分析電路性能等。

2.過(guò)程與方法：

-學(xué)生通過(guò)自主預(yù)習(xí)、課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作，提高了自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。

-學(xué)生在小組合作中，學(xué)會(huì)了如何有效溝通、分享觀點(diǎn)和共同解決問(wèn)題，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-學(xué)生通過(guò)課后的反思總結(jié)，掌握了有效的學(xué)習(xí)方法，提高了學(xué)習(xí)效率。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀：

-學(xué)生對(duì)物理學(xué)科產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了學(xué)習(xí)積極性，形成了積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。

-學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的緊密聯(lián)系，增強(qiáng)了運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)。

-學(xué)生在探索交變電流的過(guò)程中，培養(yǎng)了勇于挑戰(zhàn)、不斷進(jìn)取的科學(xué)精神。

具體表現(xiàn)如下：

1.知識(shí)掌握方面：

-學(xué)生能夠熟練運(yùn)用交變電流物理量的定義和計(jì)算公式，解決教材中的典型例題和課后習(xí)題。

-學(xué)生能夠解釋正弦交流電的波形特點(diǎn)，分析不同相位差下的波形關(guān)系。

-學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析實(shí)際電路中交變電流的參數(shù)變化，為電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。

2.技能提升方面：

-學(xué)生在預(yù)習(xí)和課堂討論中，提高了獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

-學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，掌握了測(cè)量交變電流物理量的方法，如使用電流表、電壓表、示波器等儀器。

-學(xué)生通過(guò)小組合作，鍛煉了溝通和協(xié)調(diào)能力，為未來(lái)的團(tuán)隊(duì)合作打下基礎(chǔ)。

3.情感態(tài)度方面：

-學(xué)生在課堂上積極參與討論，表現(xiàn)出對(duì)物理學(xué)科的興趣和熱情。

-學(xué)生在課后主動(dòng)拓展學(xué)習(xí)，關(guān)注交變電流在實(shí)際應(yīng)用中的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。

-學(xué)生在反思總結(jié)中，表現(xiàn)出對(duì)自身學(xué)習(xí)方法的重視，不斷調(diào)整和優(yōu)化學(xué)習(xí)方法。板書設(shè)計(jì)①條理清楚、重點(diǎn)突出、簡(jiǎn)潔明了：

-交變電流物理量：有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差

-正弦交流電描述：表達(dá)式、波形圖、相位關(guān)系

-相關(guān)計(jì)算公式

②藝術(shù)性和趣味性：

-利用圖示展示交變電流波形，突出峰值、有效值等概念

-運(yùn)用動(dòng)態(tài)圖或動(dòng)畫展示相位變化，增加趣味性

-設(shè)計(jì)互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生參與板書繪制，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣重點(diǎn)題型整理題目：已知正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為$i=10\sin(100\pit-\frac{\pi}{6})$，求該交流電的有效值和峰值。

解答：

有效值$I_{\text{rms}}=\frac{10}{\sqrt{2}}=7.07$A

峰值$I_{\text{max}}=10$A

2.題型二：計(jì)算交流電的相位差

題目：已知兩個(gè)正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式分別為$i_1=8\sin(120\pit)$和$i_2=6\sin(120\pit-\frac{\pi}{3})$，求兩個(gè)交流電的相位差。

解答：

相位差$\Delta\phi=\frac{\pi}{3}-0=\frac{\pi}{3}$弧度

3.題型三：分析交變電流電路

題目：如圖所示電路中，電源電壓為$u=220\sin(314t)$V，電阻$R=10\Omega$，電感$L=0.1H$，電容$C=50\muF$。求電路中的電流$i$。

解答：

首先計(jì)算電路的阻抗$Z=\sqrt{R^2+(\omegaL-\frac{1}{\omegaC})^2}$。

其中$\omega=\frac{2\pi}{T}=100\pi$rad/s。

計(jì)算得$Z=\sqrt{10^2+(100\pi\times0.1-\frac{1}{100\pi\times50\times10^{-6}})^2}\approx11.18\Omega$。

電路中的電流$i=\frac{u}{Z}=\frac{220\sqrt{2}}{11.18}\approx19.90$A。

4.題型四：計(jì)算交變電流的功率

題目：已知正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為$u=120\sin(377t)$V，通過(guò)一個(gè)電阻$R=20\Omega$，求該交流電在$T$時(shí)間內(nèi)對(duì)電阻的平均功率。

解答：

平均功率$P=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}u^2/Rdt=\frac{U^2}{2R}$。

其中$U=120/\sqrt{2}=84.85$V。

計(jì)算得$P=\frac{84.85^2}{2\times20}=216.6$W。

5.題型五：分析交變電流電路的諧振

題目：如圖所示電路中，電源電壓為$u=220\sin(314t)$V，電阻$R=10\Omega$，電感$L=0.1H$，電容$C=50\muF$。求電路的諧振頻率。

解答：

諧振頻率$f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$。

計(jì)算得$f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{0.1\times50\times10^{-6}}}\approx314.2$Hz。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)1.課堂小結(jié)：

本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了交變電流的物理量，包括有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差等概念，以及正弦交流電的描述。通過(guò)課堂講解、實(shí)驗(yàn)操作、小組討論等形式，學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力得到了提高。同時(shí)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和實(shí)踐探究，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐能力也得到了培養(yǎng)。

2.當(dāng)堂檢測(cè)：

為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)的掌握情況，設(shè)計(jì)了以下當(dāng)堂檢測(cè)題目：

（1）計(jì)算交流電的有效值和峰值

題目：已知正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為$i=10\sin(100\pit-\frac{\pi}{6})$，求該交流電的有效值和峰值。

答案：有效值$I_{\text{rms}}=\frac{10}{\sqrt{2}}=7.07$A，峰值$I_{\text{max}}=10$A。

（2）計(jì)算交流電的相位差

題目：已知兩個(gè)正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式分別為$i_1=8\sin(120\pit)$和$i_2=6\sin(120\pit-\frac{\pi}{3})$，求兩個(gè)交流電的相位差。

答案：相位差$\Delta\phi=\frac{\pi}{3}$弧度。

（3）分析交變電流電路

題目：如圖所示電路中，電源電壓為$u=220\sin(314t)$V，電